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新聞動態(tài)

 
認識電子陶瓷用鈦酸鋇陶瓷粉體
  

    鈦酸鋇（BaTiO3）是鈦酸鹽系電子陶瓷的主要原料

，作為一種鐵電材料，以其優(yōu)異的介電性能
，廣泛應用于多層陶瓷電容器
、聲納、紅外輻射探測
、晶界陶瓷電容器
、正溫度系數(shù)熱敏陶瓷等，具有廣闊的應用前景
，被譽為電子陶瓷的支柱
。隨著電子設備及其元器件的小型、輕量
、可靠和薄型化的發(fā)展
，使得對高純超細鈦酸鋇粉體的要求越來越迫切。   一
、鈦酸鋇概述 鈦酸鋇是一致性熔融化合物
，其熔點為1618℃。具有五種結晶變型：六方晶型
、立方晶型
、四方晶型、正方晶型
、三方晶型
；室溫下以正方晶型穩(wěn)定。  


     1

、鈦酸鋇的鐵電性 當BaTiO3受到高電流電場作用時
，在居里點120℃以下會產(chǎn)生持續(xù)的極化效應。極化的鈦酸鋇有兩個重要的性質：鐵電性和壓電性
。   BaTiO3鐵電晶體中存在許多自發(fā)極化方向不同的小區(qū)域
，每個區(qū)域由很多自發(fā)極化方向相同的晶胞構成，這些小區(qū)域稱為“電疇”
。具有電疇結構的晶體稱為鐵電晶體或鐵電體
。圖3給出了BaTiO3基鐵電陶瓷在外電場作用下電籌的外形幾何尺寸的變化。 


    2

、鈦酸鋇的居里溫度 BaTiO3居里溫度Tc是指四方相和立方相間的相變溫度
，即鐵電晶體失去自發(fā)極化（電疇結構消失）的最低溫度。BaTiO3居里溫度約為120℃
。   二
、鈦酸鋇粉體的制備方法 鈦酸鋇粉體的制備方法通常可以分為固相法、液相法和氣相法
。其中
，固相法是最為傳統(tǒng)的方法，也是目前國內外工業(yè)化生產(chǎn)鈦酸鋇等鈦酸鹽的重要方法
；液相法優(yōu)勢明顯
，可以制備高純超細的鈦酸鋇粉體，在國外
，草酸鹽共沉淀法和水熱法已經(jīng)應用于工業(yè)生產(chǎn)
；氣相法發(fā)展緩慢，還不成熟
。   1
、固相法 固相法是指將組成鈦酸鋇的各金屬元素的氧化物（TiO2、BaO）或它們的酸性鹽（TiO2
、Ba（CO3）2）混合
、磨細，然后在1100℃下長時間煅
，通過固相反應形成所需粉體
。其反應方程式為： 

    BaCO3+ TiO2 → BaTiO3+ CO2   

    固相法優(yōu)點是：工藝簡單成熟，設備可靠

，原料價格便宜
。 缺點是：制備的粉體化學成分不均勻、易團聚
、粒徑粗
；粉體純度低，而且反應在高溫下進行
，能耗也較大
。 


    2、液相法 液相法又稱為濕化學方法

，是由原子
、離子通過成核和長大兩個階段制備超細粉體的方法，其特點是較易成核
、組分均勻
，可以制得高純度的粉體，也便于添加微量元素進行改性
�
？偟膩碚f，制備優(yōu)質鈦酸鋇粉體
，液相法要優(yōu)于固相法
。其又可細分為水熱合成法
、沉淀法、溶膠- 凝膠法等
。   

    2.1 水熱合成法 BaTiO3粉體的水熱合成法是指把含鋇和鈦的前驅體

，一般為氫氧化鋇和水合氧化鈦水漿體，置于一定溫度和壓力的容器中
，在水熱條件下進行化學反應
，經(jīng)過一定時間，在水熱介質中直接生成BaTiO3粉體
。   

    目前

，國內中國科學院上海硅酸鹽研究所以氯化鋇
、四氯化鈦為原料
，在240℃下，經(jīng)12h水熱合成得到四方相鈦酸鋇納米粉體
。在原料鋇鈦比為1：6的情況下
，首先將氯化鋇用蒸餾水溶解配成一定濃度的溶液，然后與一定量的四氯化鈦混合
，并加入過量的氫氧化鈉
，混合均勻后置于內襯為四氟乙烯的高壓不銹鋼反應釜內，密閉升溫反應一段時間后
，將所得沉淀物進行過濾
、洗滌，直至沒有Cl-檢出
，然后將沉淀于80℃下干燥后
，制得鈦酸鋇粉體。   

     水熱法優(yōu)點是：（1）制備的粉體晶粒發(fā)育完整

，粒度分布均勻
，顆粒之間少團聚。 （2）可以得到理想化學計量組成的材料
，其顆粒度可控. （3）原料較便宜
，生產(chǎn)成本低。 （4）粉體后續(xù)處理無須煅燒
，可以直接用于加工成型
，避免了在煅燒過程中晶粒的團聚長大和容易混入雜質等缺點。   缺點是： （1）反應環(huán)境條件苛刻
，導致成本過高
。 （2）固-液反應缺乏熱力學數(shù)據(jù)，同時存在氯鹽所引起的腐蝕問題
。   

     綜上

，如果水熱法能夠解決以上存在的問題
，能解決以上問題, 水熱法的應用前景將會十分廣闊。   

 

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